弯曲与弯曲模具设计

隙(图3-9 )。 (4)对于U形件弯曲，减小回弹常用的方法当相对弯曲半径较
小时可采取增加背压的方法，如图3-10( b)所示；当相对弯曲 半径较大时，可采取将凸模端面和顶板表面做成一定曲率的 弧形，如图3-11(a)所示。
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第二节 弯曲变形过程分析
三、弯曲件的回弹
(5)在弯曲件直边端部纵向加压，使弯曲变形的内、外区都成 为压应力而减少回弹，可得到精确的弯边高度(图3-12)。
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第六节 弯曲模典型结构及结构设计
二、弯曲模结构设计
(1)凸模圆角半径当工件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角 半径rT取等于工件的弯曲半径，但不应小于如表3 -1所示的最 小弯曲半径值。
F压力机=F校
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第五节 弯曲件的工序安排
一、弯曲件工序安排原则
(1)对于形状简单的弯曲件，如v形、U形、Z形工件等，可以 采用一次弯曲成型。
(2)对于批量大而尺寸较小的弯曲件，为使操作方便、定位准 确和提高生产率，应尽可能采用级进模或复合模。
(3)需多次弯曲时，弯曲次序一般是先弯两端，后弯中间部分， 前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响 前次已成型的形状。
(6)用橡胶或聚氨醋Biblioteka Baidu替刚性金属凹模能减少回弹。通过调节 凸模压人橡胶或聚氨醋凹模的深度，控制弯曲力的大小，以 获得满足精度要求的弯曲件(图3-13 )。
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第三节 弯曲件坯料尺寸的计算
一、弯曲中性层位置的确定
根据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开 长度。中性层位置以曲率半径ρ表示，如图3-14所示，通常 用下面的经验公式确定 Ρ=r+xt
第三章 弯曲与弯曲模具设计
第一节 弯曲技术概述 第二节 弯曲变形过程分析 第三节 弯曲件坯料尺寸的计算 第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计算 第五节 弯曲件的工序安排 第六节 弯曲模典型结构及结构设计
第一节 弯曲技术概述
弯曲是利用压力使金属板料、管料、棒料或型材在模具中弯 成一定曲率、一定角度和形状的变形工序。弯曲工艺在冲压 生产中占有很大的比例，应用相当广泛，如汽车纵梁、电器 仪表壳体、支架、铰链等，都是用弯曲方法成型的。
对于设有顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力或压料力 F值可近似取自由弯曲力的30%~80%，即
F=(0.3~0.8)F自(N)
(4)弯曲时压力机压力的确定对于有压料的自由弯曲，其压力 机总压力近似为
F压力机=F自+F
对于校正弯曲，由于校正力是发生在接近下死点位置，校正 力与自由弯曲力并非重叠关系，而且校正力的数值比压料力 大得多，F值可以忽略不计，因此，只按校正力选择设备就 可以了，即
点与弹性模量的比值(σs/E)小，则有利于弯曲成型和工件质 量的提高。 3.弯曲件的结构 (1)弯曲件的形状 如图3-18所示。
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第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计 算
一、弯曲件的工艺性
(2)弯曲半径 弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则，要多次弯
曲，增加工序数;也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响， 弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。 (3)弯曲件直边高度 如图3-19所示。 (4)防止弯曲根部裂纹的工件结构 如图3-20所示。 (5)弯曲件孔边距离 如图3-21所示。
(4)当弯曲件儿何形状不对称时，为避免压弯时坯料偏移，应 尽量采用成对弯曲，然后再切成两件的工艺(图3-28)。
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第五节 弯曲件的工序安排
二、典型弯曲件工序安排
两道工序弯曲成型的示例，如图3-29所示。 三道工序弯曲成型的示例，如图3-30所示。 多道工序弯曲成型的示例，如图3-31所示。
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第三节 弯曲件坯料尺寸的计算
二、弯曲件坯料尺寸的计算
1.圆角半径r>0.5t的弯曲件 r>0.5t的弯曲件由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯
料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，如图3 -15所示。 2.圆角半径r< 0.5t的弯曲件 对于r<0.5t的弯曲件，由于弯曲变形时不仅制件的圆角变 形区产生严重变薄，而且与其相邻的直边部分也产生变薄， 故应按变形前后体积不变条件确定坯料长度。通常采用表3-5 所列经验公式计算。
(1)圆角半径r> t/2的弯曲件
具体计算步骤如下(见图3-24 )。
(2)无圆角半径或圆角半径r< t/2的弯曲件
如图3-26所示。
弯曲前的体积为
V0 Lbt
弯曲后的体积为
由V0=V可得
V
(l1
l2 )bt
t2
4
b
L l1 l2 0.785t
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第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计 算
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第二节 弯曲变形过程分析
三、弯曲件的回弹
(6)模具间隙
弯曲模具的间隙越大，回弹也越大，因此材料厚度公差越大， 回弹值也不稳定。
(7)弯曲线长度
在其他条件不变的情况下，弯曲线越长，回弹值越大。
2.回弹值的确定
(1)查表确定 见表3-2和表3-3
(2)当r/t ≥ 10的自由弯曲时，工件不仅角度有回弹，弯曲半径
免了上述现象，提高了弯曲件质量。 图3-38所示为在一副模具中完成两次弯曲的π形件复合弯曲
模。
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第六节 弯曲模典型结构及结构设计
一、弯曲模的典型结构
(4) Z形件弯曲模
如图3-39所示。
(5)圆形件弯曲模
①直径d≤5mm的小圆形件
如图3-40所示。
②直径d ≥20mm的大圆形件
(3)通用弯曲模 对于小批生产或试制生产的零件，因为生产量少、品种多且
形状尺寸经常改变，所以在大多数情况下不能使用专用弯曲 模。 图3-45是经多次V形弯曲制造复杂零件的例子。 图3-46是折弯机上用的通用弯曲模。
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第六节 弯曲模典型结构及结构设计
二、弯曲模结构设计
1.弯曲模结构设计应注意以下问题 模具结构应能保证坯料在弯曲时不发生偏移，为了防止坯料
如图3-6所示。
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第二节 弯曲变形过程分析
三、弯曲件的回弹
1.影响回弹的因素 (1)材料的力学性能 (2)变形程度r/t相对弯曲半径r/ t越小，则变形程度就越大，回
弹角△α就越小。 (3)弯曲角α α越大，则变形区长度就越大，回弹积累值就越
大，故回弹角△α也越大。 (4)弯曲方式 采用校正弯曲比自由弯曲回弹小，且校正力越大回弹越小。 (5)工件形状 U形件的回弹由于两边受限制而小于V形件。
影响最小弯曲半径的因素有: (1)材料的力学性能 (2)弯曲线方向 (3)板材的表面质量和侧面质量 (4)弯曲中心角的大小 各种材料在不同状态下的最小弯曲半径的数值可见表3-1。
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第二节 弯曲变形过程分析
三、弯曲件的回弹
由弯曲变形过程的分析可知，材料的外层发生拉伸变形，材 料的内层发生压缩变形，当变形结束，工件从模具中取出以 后，由于弹性回复，外层将发生收缩，内层发生伸长，使工 件的弯曲角和弯曲半径发生改变，因而所得工件与模具的形 状尺寸不一致，这种现象称为弯曲件的回弹。
式中: L为直线段长度；r为铰链内半径；x1为中性层位移系数， 如图3-16所示。
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第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计 算
一、弯曲件的工艺性
1.弯曲件的精度 长度的未注公差尺寸的极限偏差见表3-7 ,弯曲件角度的自由
公差见表3-8。 2.弯曲件的材料 如果弯曲件的材料具有足够的塑性，屈强比(σs/σb)小，屈服
偏移，应尽量利用零件上的孔，用定料销定位，定料销装在 顶板上时应注意防止顶板与凹模之间产生窜动，工件无孔时 可采用定位尖、顶杆、顶板等措施防止坯料偏移; 模具结构不应妨碍坯料在合模过程中应有的转动和移动; 模具结构应能保证弯曲时产生的水平方向的错移力得到平衡 2.弯曲模工作部分结构设计 弯曲模工作部分的尺寸如图3- 47所示。
②对于窄板(b<3t),弯曲后原矩形断面变成厂扇形，如图3-5 (a)所示。
(4)当相对弯曲半径(r/t)较小时，弯曲变形区中的板料在弯曲
后产生厚度变薄现象，即由t变为t0
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第二节 弯曲变形过程分析
二、最小弯曲半径
在保证毛坯外层纤维不发生破坏的条件下，零件弯曲的最小 内圆角半径，称为最小弯曲半径rmin。
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第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计 算
一、弯曲件的工艺性
(6)增添连接带和定位工艺孔 如图3-22所示。 (7尺寸标注 尺寸标注对弯曲件的工艺性有很大的影响。 如图3-23所示。
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第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计 算
二、弯曲件的工艺计算
1.弯曲件展开长度的确定
如图3-41所示是用三道工序弯曲大圆的方法，这种方法生产 率低，适合于材料厚度较大的工件。
图3-42是用两道工序弯曲大圆的方法。
(6)铰链件弯曲模
如图3-43所示。
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第六节 弯曲模典型结构及结构设计
一、弯曲模的典型结构
2.其他弯曲模 (1)级进模 对于批量大、尺寸较小的弯曲件，为厂提高生产率，操作安
二、弯曲件的工艺计算
2.弯曲力的计算
(1)自由弯曲力对于V形件，有
F自
0.6kbt 2 b
rt
对于U形件，有
F自
0.7kbt 2 b
rt
(2)校正弯曲力如果弯曲件在冲压行程结束时受到模具的校正
(见图3-27)
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第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计 算
二、弯曲件的工艺计算
(3)顶件力或压料力
根据所使用的工具与设备的不同，弯曲方法可分为在压力机 上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、 滚弯、拉弯等，如图3 -1所示。
弯曲所使用的模具叫弯曲模，它是弯曲过程必不可少的工艺 装备。图3-2是一副常见的V形件弯曲模。
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第二节 弯曲变形过程分析
一、弯曲的变形特点
1.板料金属的弯曲过程 冲压弯曲变形是依靠模具的动作使坯料发生弯曲的，图3-3
所示为V形件弯曲的变形过程。 2.弯曲变形特点 为了分析板料弯曲变形的规律，将试验用的长方形板料的 侧面画成正方形网格，如图3-4(a)所示，然后弯曲，观察其
变形特点，弯曲后情况如图3-4(b)所示。
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第二节 弯曲变形过程分析
一、弯曲的变形特点
(1)变形区主要在弯曲件的圆角部分，圆角区内的正方形网 格变成厂扇形。
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第六节 弯曲模典型结构及结构设计
一、弯曲模的典型结构
1.单工序弯曲模 (1) V形件弯曲模(如图3-32和图3-33所示) (2) U形件弯曲模(如图3-34所示) 图3-35是弯曲角小于90°的U形弯曲模。 (3) π形件弯曲模(如图3-36所示) 图3-37为两次成型弯曲模，由于采用两副模具弯曲，从而避
(2)变形区内，板料外侧(靠凹模一边)的金属切向受拉而伸长， 内侧(靠凸模一边)的金属切向受压而缩短，由内、外表面至 板料中心，其缩短和伸长的程度逐渐变小。
(3)弯曲变形区内板料横断面的变化有以下两种情况。
①对于宽板(b>3t) ,弯曲后横断面无明显变化，仍保持为矩形， 如图3-5( b)所示。
也有较大的变化，凸模圆角半径与回弹角可按式(3-1)进行计
算，即凸模圆角rD半径1为3:r0 r0
Et
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第二节 弯曲变形过程分析
三、弯曲件的回弹
3.减少回弹的措施 (1)改进弯曲件的设计 (2)采取适当的弯曲工艺 拉弯用模具如图3-8所示。 (3)合理设计弯曲模 对于软材料，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、凹模间
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第三节 弯曲件坯料尺寸的计算
二、弯曲件坯料尺寸的计算
3.铰链式弯曲件
对于r=(0. 6~3.5)t的铰链件，如表3-6所示，通常采用推卷 的方法成型，在卷圆过程中板料增厚，中性层外移，其坯料 长度L，可按下式近似计算
L=l+1. 5π(r+x1t)+r=l+5.7r+4. 7x1t
全，保证产品质量等，可以采用级进弯曲模进行多工位的冲 裁、压弯、切断连续工艺成型。 (2)复合模 对于尺寸不大的弯曲件，还可以采用复合模，即在压力机一 次行程内，在模具同一位置上完成落料、弯曲、冲孔等儿种 不同工序。如图3-44所示。
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第六节 弯曲模典型结构及结构设计
一、弯曲模的典型结构